El censo más completo de agujeros negros supermasivos en el universo cercano o local fue informado la mañana de este martes por el equipo científico internacional del proyecto BASS Survey. La investigación tomó más de 15 de años de estudio incluyendo una destacada participación de astrónomas y astrónomos del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) desde Chile.

La investigación, se publicó en la última edición de la revista Astrophysical Journal e incluye una serie de publicaciones científicas que utilizaron datos de grandes telescopios en el norte de nuestro país, Estados Unidos y el Observatorio Espacial Swift, de la NASA.

Así se logró una extensa acumulación de información que ha permitido construir un mapa de los agujeros negros activos y sus intensas emisiones en el universo cercano.

Cientos de horas de observación y análisis fueron requeridas para llevar adelante esta tarea, revelando las masas de agujeros negros supermasivos en centros galácticos con un nivel de detalle que había sido imposible conseguir hasta ahora.

“El mapa es representativo de los agujeros negros activos en el universo local. Cuenta con más de 800 agujeros negros supermasivos en un rango de distancia de más de 5 mil millones de años luz.

La novedad principal es que se pudo estimar las propiedades físicas más importantes para una gran muestra de agujeros negros supermasivos, como sus masas y tasas de acreción o crecimiento”, explica Claudio Ricci astrónomo de la Universidad Diego Portales, investigador del CATA y uno de los científicos principales del proyecto BASS Survey.

Radiografía cósmica de agujeros negros

Según la investigación, cuando una cantidad sustancial de polvo y gas rodea un agujero negro supermasivo, puede formar un disco de acreción que emite grandes cantidades de luz en todo el espectro electromagnético, alcanzando su punto máximo en el rango óptico y ultravioleta, a medida que cae en el agujero negro.

Franz Bauer, investigador CATA y académico del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica, quien también participó en la investigación, explica que este mismo polvo y gas también puede bloquear nuestra vista hacia el llamado motor central, o núcleos “activos” de las galaxias (AGN por sus siglas en inglés).

Esto último dificulta la observación de estos gigantes con instrumentos y técnicas tradicionales. “Lo anterior implica que aunque muchos agujeros negros supermasivos están acumulando material y creciendo activamente, no los vemos fácilmente en longitudes de onda visuales y no los tenemos en cuenta”, dice.

Esta barrera se pudo superar gracias al instrumento a bordo del Observatorio Swift conocido como BAT (Burst Alert Telescope), capaz de detectar rayos x de alta energía también conocidos como “rayos X duros”. Estos están asociados con altas emisiones energéticas procedentes de agujeros negros supermasivos.

“Es similar al proceso de tomar una radiografía, ya que este instrumento observaba en una frecuencia similar. En este caso, sería como una radiografía cósmica para observar los núcleos de galaxias donde están esos agujeros negros en crecimiento”, explica Ezequiel Treister, Subdirector de CATA y astrónomo de la Universidad Católica de Chile, quien también formó parte de la investigación.

Claudio Ricci, señala que en aquellos niveles de energía, la radiación interactúa muy poco con el material en su camino, permitiendo “detectar también algunos de los agujeros negros más obscurecidos. Esto ha hecho posible que contemos con una muestra casi completa de agujeros negros en fase de acreción (crecimiento) en los centros de las galaxias cercanas”, detalla el investigador.

“La velocidad a la que crecen estos agujeros negros varía mucho -agrega el astrónomo- desde el equivalente a la masa de Urano por año, a los que se “tragan” el equivalente a 30 planetas Jupiter en un período similar”.

El rol de Chile

Además del Observatorio Swift y BAT, se utilizaron más de 10 telescopios ópticos e infrarrojos terrestres en de Chile y otras partes del mundo. Ezequiel Treister, destaca que “se trata de un trabajo colaborativo, que requirió el trabajo combinado de telescopios en el hemisferio sur y el hemisferio norte, para poder estudiar los núcleos activos de galaxias distribuidos en todo el cielo. Las medidas de masa fueron posibles gracias a muchísimas observaciones realizadas desde desierto chileno”.

Decenas de científicos CATA participaron de la extensa acumulación de datos utilizando telescopios instalados en el desierto de Atacama durante todos estos años. Incluyendo el Very Large Telescope de ESO en Cerro Paranal (en la Región de Antofagasta), los telescopios Magallanes y el Telescopio Irénée du Pont (ubicados en la Región de Atacama), junto al Telescopio SOAR, ubicado en Cerro Pachón en la Región de Coquimbo.

“Medir masas de agujeros negros puede ser bastante complicado, y con este trabajo colaborativo hemos podido hacerlo para una muestra muy completa de objetos en el universo cercano”, afirma Claudio Ricci.

Uno de los resultados publicados en este estudio, liderado desde Chile, se obtuvo utilizando espectroscopía infrarroja para medir la masa de más de 300 agujeros negros supermasivos altamente oscurecidos.

“Gracias a estos datos hemos podido medir la masa de los agujeros negros, detectando el movimiento de nubes rotando a alta velocidad en sus alrededores, incluyendo sistemas completamente oscurecidos donde esto no era posible. Esto demuestra la importancia de combinar múltiples observatorios” dice la Dra. Federica Ricci, quien fue investigadora postdoctoral FONDECYT en la Universidad Católica y que actualmente continúa su carrera de investigación en Italia.

Los astrónomos concluyen que la gran muestra de objetos y la enorme cantidad de datos acumulados en los últimos años, hará posible mejorar la comprensión de los agujeros negros, permitiendo entender mejor su relación con sus galaxias anfitrionas.

Los nuevos datos permitirán estudiar fenómenos como la acumulación de gas en las galaxias y su influencia en la formación de ciertas estrellas, analizar el crecimiento acelerado de agujeros negros supermasivos, y también investigar sistemas de agujeros negros que podrían considerarse raros o anormales, concluyen los astrónomos.